本發(fā)明涉及一種基于ARM的汽車EPS試驗(yàn)臺(tái)液壓控制系統(tǒng)，適用于機(jī)械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(簡稱EPS)是汽車電子化發(fā)展成果之一，具有零件數(shù)目相對(duì)較少，裝配性能好，能提高手動(dòng)安全性，節(jié)約燃料，有利于環(huán)保等許多優(yōu)點(diǎn)，所以在各國汽車制造業(yè)中得到普遍重視。已部分取代傳統(tǒng)的液壓助力轉(zhuǎn)向，也是當(dāng)今汽車電子控制系統(tǒng)的研究熱點(diǎn)電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基本組成包括轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、電子控制單元(ECU)、電動(dòng)機(jī)和減速機(jī)構(gòu)等，它可以很容易地實(shí)現(xiàn)在車速不同時(shí)提供不同的助力效果，保證汽車在低速行駛時(shí)的輕便靈活，高速行駛時(shí)的穩(wěn)定可靠。

汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向試驗(yàn)臺(tái)是為了滿足汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的開發(fā)蹬|}與性能測(cè)試任務(wù)而研制的由于汽車行駛的工況十分復(fù)雜汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向阻力試驗(yàn)臺(tái)能夠根據(jù)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向的性能測(cè)試要求提供相應(yīng)方式的測(cè)試阻力，模擬出不同路面作用于汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的阻力，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器的測(cè)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種基于ARM的汽車EPS試驗(yàn)臺(tái)液壓控制系統(tǒng)，包括手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式進(jìn)行控制，手動(dòng)方式一般用于要求精度不高的情況下，自動(dòng)方式用于精度較高和要求輸出不同的波形的情況下。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述的控制系統(tǒng)采用ARM7系列的PHILIP的LPC2292芯片，主要是通過按鍵控制LPC2292使其發(fā)送幅度（0～9V）變化的控制電壓信號(hào)給電液比例控制器，使電液比例控制器的比例電磁鐵中相應(yīng)產(chǎn)生（100～800mA）的電流來控制液壓泵，而控制電壓信號(hào)則通過MAX7219進(jìn)行LED顯示。

所述控制系統(tǒng)采用LPC2292、顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219、防抖動(dòng)芯片MAX6818和集成運(yùn)放LM358進(jìn)行。LPC2292是144腳封裝，基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并帶有128/256k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器，128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行，對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小，6通道32位脈寬調(diào)制器(PWM)，可以通過PW M實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，不用再外接D/A轉(zhuǎn)換芯片，提高了抗干擾能力，也降低了成本。LPC2292帶有6個(gè)脈寬調(diào)制通道以產(chǎn)生可編程的脈沖和間隔寬度，PW M連續(xù)輸出的間隔由32位倒計(jì)數(shù)器控制，兩個(gè)匹配寄存器可用于提供單邊沿控制的PWM輸出一個(gè)匹配寄存器(PWMMRO)通過匹配時(shí)重新設(shè)置計(jì)數(shù)值來控制PWM周期率，另一個(gè)匹配寄存器控制PWM邊沿的位置，每個(gè)額外的單邊沿控制PWM輸出只需要一個(gè)匹配寄存器。

所述控制系統(tǒng)的LED顯示采用MAX7219驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219是一種高集成化的串行輸人/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器，每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級(jí)聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線，MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，不占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，極大地節(jié)省了MCU有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源，連接線路非常簡單，控制方便，外圍電路僅需一個(gè)電阻設(shè)定峰值段電流，同時(shí)可以通過軟件設(shè)定其顯示亮度，MAX7219芯片上包括BC D譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器和用于存放每個(gè)數(shù)據(jù)位的8X8靜態(tài)RAM以及數(shù)個(gè)工作寄存器，通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進(jìn)人不同的工作狀態(tài)。

所述控制系統(tǒng)的濾波電路采用無源RC低通濾波器，通過計(jì)算信號(hào)的頻譜，進(jìn)而得出濾波器的截止頻率，來選擇合適的R和C的值，通過示波器觀察發(fā)現(xiàn)的失真非常小，因而D/A轉(zhuǎn)換的精度也很高。

所述控制系統(tǒng)的放大及信號(hào)隔離電路采用集成運(yùn)放LM358進(jìn)行信號(hào)的放大，其內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模塊，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān).我們知道單片機(jī)引腳高電平為SV，為滿足控制信號(hào)0～9V，設(shè)計(jì)放大器的放大倍數(shù)為2倍，對(duì)于放大器的輸人和輸出信號(hào)都加了由集成運(yùn)放LM358設(shè)計(jì)的射極跟隨器用于信號(hào)的隔離，抑制干擾信號(hào)，提高D/A轉(zhuǎn)換得精度。

所述控制系統(tǒng)的故障診斷電路采用光藕、三極管和發(fā)光二極管設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)電源供電故障、芯片引腳工作故障和控制信號(hào)輸出故障進(jìn)行報(bào)警的電路，當(dāng)它們中任何一個(gè)出現(xiàn)故障，對(duì)應(yīng)得報(bào)警燈便會(huì)被點(diǎn)亮，同時(shí)斷開電掀，保護(hù)電路，便于我們快速檢者出故障源。

所述控制系統(tǒng)中按鍵采用獨(dú)立式按鍵，鍵值獲取采用掃描電路，不斷地掃描各個(gè)按鍵引腳，低電平有效；顯示采用靜態(tài)顯示，僅在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)CPU才執(zhí)行一次更新子程序，節(jié)省CPU時(shí)間D/A轉(zhuǎn)換由LPC2292的PWM實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)主要包括以下模塊：按鍵掃描程序、顯示程序、升/降壓程序、方波程序、三角波程序、鋸齒波程序、正弦波程序。

本發(fā)明的有益效果是：系統(tǒng)工作穩(wěn)定，操作方便，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，開發(fā)過程簡單方便，保證了系統(tǒng)的控制功能，而且具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠，控制精度高，性價(jià)比高，維護(hù)成本低。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的EPS實(shí)驗(yàn)臺(tái)液壓控制系統(tǒng)圖。

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)硬件控制原理圖。

圖3是本發(fā)明的控制系統(tǒng)程序流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1，控制系統(tǒng)采用ARM7系列的PHILIP的LPC2292芯片，主要是通過按鍵控制LPC2292使其發(fā)送幅度（0～9V）變化的控制電壓信號(hào)給電液比例控制器，使電液比例控制器的比例電磁鐵中相應(yīng)產(chǎn)生（100～800mA）的電流來控制液壓泵，而控制電壓信號(hào)則通過MAX7219進(jìn)行LED顯示。

如圖2，控制系統(tǒng)采用LPC2292、顯示驅(qū)動(dòng)芯片MAX7219、防抖動(dòng)芯片MAX6818和集成運(yùn)放LM358進(jìn)行。LPC2292是144腳封裝，基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的16/32ARM7TDMI-S CPU的微控制器，并帶有128/256k字節(jié)(kB)嵌入的高速Flash存儲(chǔ)器，128位寬度的存儲(chǔ)器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行，對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小，6通道32位脈寬調(diào)制器(PWM)，可以通過PW M實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換，不用再外接D/A轉(zhuǎn)換芯片，提高了抗干擾能力，也降低了成本。LPC2292帶有6個(gè)脈寬調(diào)制通道以產(chǎn)生可編程的脈沖和間隔寬度，PW M連續(xù)輸出的間隔由32位倒計(jì)數(shù)器控制，兩個(gè)匹配寄存器可用于提供單邊沿控制的PWM輸出一個(gè)匹配寄存器(PWMMRO)通過匹配時(shí)重新設(shè)置計(jì)數(shù)值來控制PWM周期率，另一個(gè)匹配寄存器控制PWM邊沿的位置，每個(gè)額外的單邊沿控制PWM輸出只需要一個(gè)匹配寄存器。

控制系統(tǒng)的LED顯示采用MAX7219驅(qū)動(dòng)芯片.MAX7219是一種高集成化的串行輸人/輸出的共陰極LED顯示驅(qū)動(dòng)器，每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級(jí)聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線，MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，不占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，極大地節(jié)省了MCU有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源，連接線路非常簡單，控制方便，外圍電路僅需一個(gè)電阻設(shè)定峰值段電流，同時(shí)可以通過軟件設(shè)定其顯示亮度，MAX7219芯片上包括BC D譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器和用于存放每個(gè)數(shù)據(jù)位的8X8靜態(tài)RAM以及數(shù)個(gè)工作寄存器，通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進(jìn)人不同的工作狀態(tài)。

控制系統(tǒng)的濾波電路采用無源RC低通濾波器，通過計(jì)算信號(hào)的頻譜，進(jìn)而得出濾波器的截止頻率，來選擇合適的R和C的值，通過示波器觀察發(fā)現(xiàn)的失真非常小，因而D/A轉(zhuǎn)換的精度也很高。

控制系統(tǒng)的放大及信號(hào)隔離電路采用集成運(yùn)放LM358進(jìn)行信號(hào)的放大，其內(nèi)部包括有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模塊，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān).我們知道單片機(jī)引腳高電平為SV，為滿足控制信號(hào)0～9V，設(shè)計(jì)放大器的放大倍數(shù)為2倍，對(duì)于放大器的輸人和輸出信號(hào)都加了由集成運(yùn)放LM358設(shè)計(jì)的射極跟隨器用于信號(hào)的隔離，抑制干擾信號(hào)，提高D/A轉(zhuǎn)換得精度。

控制系統(tǒng)的故障診斷電路采用光藕、三極管和發(fā)光二極管設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì)電源供電故障、芯片引腳工作故障和控制信號(hào)輸出故障進(jìn)行報(bào)警的電路，當(dāng)它們中任何一個(gè)出現(xiàn)故障，對(duì)應(yīng)得報(bào)警燈便會(huì)被點(diǎn)亮，同時(shí)斷開電掀，保護(hù)電路，便于我們快速檢者出故障源。

如圖3，控制系統(tǒng)中按鍵采用獨(dú)立式按鍵，鍵值獲取采用掃描電路，不斷地掃描各個(gè)按鍵引腳，低電平有效；顯示采用靜態(tài)顯示，僅在需要更新顯示內(nèi)容時(shí)CPU才執(zhí)行一次更新子程序，節(jié)省CPU時(shí)間D/A轉(zhuǎn)換由LPC2292的PWM實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)主要包括以下模塊：按鍵掃描程序、顯示程序、升/降壓程序、方波程序、三角波程序、鋸齒波程序、正弦波程序。